CN110634265B - 一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法，包括云平台，对物联网内的设备数据和传感器数据进行采集和存储；身份识别子系统，用于识别和记录巡检和作业人员的身份信息，与云平台连接；越界预警子系统，对进入作业区的不具备带电作业资格人员进行预警，与云平台连接；安全预警子系统，对不规范使用安全工器具的作业人员进行预警，与云平台连接。本发明通过越界预警子系统，对非工作人员进行有效预警，通过安全预警子系统，对电力作业事故进行有效预警，通过云平台进行未来安全态势感知，实现资源最优分配，对安全隐患进行有效防范。
Description
技术领域
本发明涉及电力作业技术领域，尤其涉及一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法。
背景技术
电力工业是国民经济基础命脉产业，直接关系到国民经济发展和社会稳定，涉及千家万户，方方面面的，任何小的意外事件发生，都有可能对国民的生产、生活秩序造成相当大的破坏效果。电力安全问题一直是一个重要的话题，即使作为专业人员，在电力施工过程中，由于各种不确定因素的存在，也面临着种种危险。传统的安全管理模式大多是以经验来管理，缺乏科学性，因此在长久的电力施工中难免会引发安全事故问题。
目前，变电站内部人员管理方面，关于巡视人员、检修人员以及外来访客的管理一直是安全管理痛点。在巡视人员方面，管理者无法得知巡视人员是否真的按规定周期进行巡视、是否对指定设备进行巡视、是否按要求对设备状态进行了检查的核对；检修人员方面，缺乏对进入变电站的外协施工单位人员的管理手段、对于进入非检修区域的检修人员无法及时发现并纠正。外来访客管理方面，对访客的管理主要是通过工作人员人盯人的方法，防止参观人员离开指定参观区域，当参观人员过于庞大时，对个别访客擅自进入非参观区，难以做到及时发现、制止。
一种在中国专利文献上公开的“多维电力作业风险解析方法”，其公告号CN105528739A，其公开日2016年04月27日，包括步骤：a)对电力作业中设备间隔进行空间风险分析，分析设备之间不同的间距、设备区域的地理位置、空间分布所导致的风险；b)对电力作业过程中存在的风险进行分析，分析各类风险因素及其存在的原因、评价已辨识风险因素发生的概率、评价风险因素的后果和事故影响范围；c)结合步骤a)的分析数据和步骤b)的分析数据建立风险类型的影响度分析，并获得各类地理位置点上的风险发生概率及获得站内的整体风险分布图；d)参考步骤c)中的风险发生概率及整体风险分布图来实施各类地理位置的风险管理方法。通过对电力作业中的设备和电力作业过程进行风险分析来避免电力作业事故的发生，当是依然没有解决因变电站传统的安全管理模式以及在复杂地形中电力作业产生事故的问题。
发明内容
本发明主要解决了目前电力作业的安全性低的问题，提供了一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法，加强作业人员在作业过程的安全性，对作业过程缺少细节、事后奖惩然而事前缺少预警介入的不足之处加以完善，提高电力作业安全性。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，包括云平台，对物联网内的设备数据和传感器数据进行采集和存储；身份识别子系统，用于识别和记录巡检和作业人员的身份信息，与云平台连接；越界预警子系统，对进入作业区的不具备带电作业资格人员进行预警，与云平台连接；安全预警子系统，对不规范使用安全工器具的作业人员进行预警，与云平台连接。通过云平台弹性计算、高可靠性实现资源合理分配，云平台通过LoRaWAN无线网采集各传感器数据，将数据通过可视化模块显示，使得电力作业过程更透明以及变电站安全管理更加合理。
作为优选，所述的云平台包括数据可视化模块和存储器，所述存储器将采集的数据进行存储，所述可视化模块显示采集的数据以及身份识别子系统工作状态、越界预警子系统工作状态和安全预警子系统工作状态。通过可视化模块使整个电力作业过程变得透明，对整个变电站进行有效管理。
作为优选，所述的存储器还存储有巡检和作业人员的身份信息，所述身份信息包括指纹信息和/或面部图像信息，所述身份识别子系统包括无线通信模块、身份识别模块、图像输入模块和输出模块，所述无线通信模块、图像输入模块和输出模块均与身份识别模块连接，所述输出模块与云平台连接。巡检和作业人员通过手机经无线通信模块进行员工手机识别，根据员工手机与机主的关系进而进行身份识别，巡检和作业人员还可以通过指纹或人脸图像输入经图像输入模块进行身份识别，输出模块接收云平台的存储器存储的巡检和作业人员身份信息并将识别后的信息传递给云平台，防止非参与人员进入电力作业现场，区别作业人员和非作业人员，使管理更加可靠。
作为优选，所述的越界预警子系统包括第一分析模块、预警装置、电子围栏、蓝牙iBeacon智能安全帽、若干个人体探测雷达、监控装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器，所述蓝牙iBeacon智能安全帽包括微型生物感知传感器、安全帽和蓝牙iBeacon定位装置，所述微型生物感知传感器和蓝牙iBeacon定位装置均安装在安全帽上，所述若干个人体探测雷达、监控装置、预警装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器均安装在施工现场，所述蓝牙iBeacon嗅探认证器与人体探测雷达连接，所述电子围栏包括GPS定位装置，所述微型生物感知传感器、GPS定位装置、预警装置、蓝牙iBeacon定位装置、监控装置和若干个人体探测雷达均与第一分析模块连接，所述第一分析模块与云平台连接。通过定位装置和传感器对作业人员进行有效管理，智能安全帽可通过使用场景进行模式切换，保障作业人员安全的同时节约能源消耗，人体探测雷达驱动蓝牙iBeacon嗅探认证器工作，若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器进行截取的数据包信息交换，实现作业人员进行非接触式二次身份识别。
作为优选，所述的安全预警子系统包括第二分析模块、电力安全工器具、若干个定位追踪装置和报警装置，所述电力安全工具包括绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏，若干个所述定位追踪装置分别安装在绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏上，所述报警装置安装在施工现场，所述定位追踪装置和报警装置均与第二分析模块连接，所述第二分析模块与云平台连接。多种电力安全工器具共同作用，保障作业人员安全，减小事故发生的可能性，同时报警装置对错误使用安全工器具的作业人员进行报警，防止电力作业事故的产生。
本发明还提供一种基于物联网的电力作业事故隐患预警方法，包括以下步骤：步骤s1：第一分析模块分析是否产生越界预警，并将分析结果返回给云平台；步骤s2：第二分析模块分析是否产生安全隐患报警，并将分析结果返回给云平台；步骤s3：云平台根据第一分析模块的分析结果以及第二分析模块的分析结果进行电力作业安全态势感知。
作为优选，所述的步骤s1中，第一分析模块运行时执行以下步骤：步骤s01：获取电子围栏范围信息和蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况；步骤s02：获取蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据；步骤s03：根据蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况和蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据对作业人员进行二次身份认证；步骤s04：根据电子围栏范围信息和作业人员二次身份认证信息判断是否启动预警装置，当有人员进入电子围栏范围时，若该人员为作业人员，则不启动预警装置，若该人员为非作业人员，则启动预警装置。当有人员第一次使用智能安全帽时，需进行身份识别认证，设置在智能安全帽上的生物感知传感器识别智能安全帽是否戴在头上，定位装置识别携带安全帽人员的位置，蓝牙iBeacon嗅探认证器获取LoRaWAN无线网内身份识别子系统和监控装置与云平台之间的传递数据，根据实时图像与认证信息对当前使用智能安全帽的人员进行二次身份认证。
作为优选，所述的步骤s2中，第二分析模块运行时，执行以下步骤：步骤s11：获取施工的操作票数据和云平台采集的传感器数据；步骤s12：根据获取的数据设定施工时间阈值A以及电力安全工具使用时间阈值B；步骤s13：获取实际施工时间A1和电力安全工具实际使用时间B1，若A1大于A，则进入步骤s15，若A1不大于A且B1不大于B，则进入步骤s16，若A1不大于A且B1大于B，则进入步骤s14；步骤s14：控制报警装置报警；步骤s15：提示作业人员加快施工速度；步骤s16：提示施工完成。
作为优选，所述的步骤s3中，云平台进行电力作业安全态势感知时，执行以下步骤：步骤s111：获取第一分析模块以及第二分析模块分析的结果；步骤s112：根据第一分析模块以及第二分析模块运行的结果以及云平台收集的数据预测未来安全态势。
作为优选，所述的步骤s112包括以下步骤：步骤s121：数据预处理，对于不规则的数据进行预处理；不规则的数据包括传感器传递的无用信息、LoRaWAN无线网内网关的故障信息。步骤s122：事件提取，将要素信息采集后的事件修订、标准化，以及事件基本特征的扩展；步骤s123：态势评估，包括关联分析和态势分析，将态势分析的结果形成分析报告和网络综合态势图；步骤s124：影响评估，将当前态势映射到未来，对参与者设想或预测行为的影响进行评估；步骤s125：资源管理、过程控制与优化，通过建立优化指标，对整个融合过程进行实时监控和评价，实现相关资源的最优分配。
本发明的有益效果是：（1）通过越界预警子系统，对非工作人员进行有效预警；（2）通过云平台进行未来安全态势感知，实现资源最优分配，对安全隐患进行有效防范；（3）通过安全预警子系统，对电力作业事故进行有效预警；（4）智能安全帽可通过使用场景进行模式切换，保障作业人员安全的同时节约能源。
附图说明
图1是本发明的一种系统框图。
图2是本发明的第一分析模块的一种工作流程示意图。
图3是本发明的第二分析模块的一种工作流程示意图。
图4是本发明的隐患预警方法的一种流程示意图。
图5是本发明的云平台进行安全态势感知的一种流程图。
图6是本发明的未来安全态势预测的一种流程图。
图中1.云平台，2.身份识别子系统，3.可视化模块，4.安全预警子系统，5.越界预警子系统，8.存储器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法，如图1所示，包括云平台1，对物联网内的设备数据和传感器数据进行采集和存储，云平台包括数据可视化模块3和存储器8，采集的设备数据包括设备连接信息的数据、设备状态信息的数据、设备收集信息的数据，存储器8将采集的数据进行存储，可视化模块3显示采集的数据以及身份识别子系统工作状态、越界预警子系统工作状态和安全预警子系统工作状态。身份识别子系统2，用于识别和记录巡检和作业人员的身份信息，与云平台1连接；越界预警子系统5，对进入作业区的不具备带电作业资格人员进行预警，与云平台1连接，越界预警子系统5包括第一分析模块、预警装置、电子围栏、蓝牙iBeacon智能安全帽、若干个人体探测雷达、监控装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器，蓝牙iBeacon智能安全帽包括微型生物感知传感器、安全帽和蓝牙iBeacon定位装置，微型生物感知传感器和蓝牙iBeacon定位装置均安装在安全帽上，若干个人体探测雷达、预警装置、监控装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器均安装在施工现场，蓝牙iBeacon嗅探认证器与人体探测雷达连接，电子围栏包括GPS定位装置，微型生物感知传感器、GPS定位装置、预警装置、蓝牙iBeacon定位装置、监控装置和若干个人体探测雷达均与第一分析模块连接，第一分析模块与云平台1连接。安全预警子系统4，对不规范使用安全工器具的作业人员进行预警，与云平台1连接，安全预警子系统4包括第二分析模块、电力安全工器具、若干个定位追踪装置和报警装置，电力安全工具包括绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏，若干个定位追踪装置分别安装在绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏上，报警装置安装在施工现场，定位追踪装置和报警装置均与第二分析模块连接，第二分析模块与云平台1连接。网关及节点管理子系统，用于管理网关设备和LoRaWAN无线网内各传感器节点，与云平台1连接，网关及节点管理子系统3包括网关的注册登录管理、权限管理、任务管理、数据管理、故障管理、远程诊断、参数查询、事件处理、远程控制和状态监测以及获取传感器节点的ID、状态和设备属性，网关的注册登录管理包括网关的注册信息和网关的登录信息，网关的权限管理包括网关的权限认证，网关的状态监测包括历史状态监测和实时状态监测。
存储器8还存储有巡检和作业人员的身份信息，身份信息包括指纹信息和/或人脸信息，身份识别子系统2包括无线通信模块、身份识别模块、输入模块和输出模块，无线通信模块、输入模块和输出模块的第一端均与身份识别模块连接，输出模块的第二端与云平台1连接，巡检和作业人员通过手机蓝牙经无线通信模块进行作业人员手机识别，通过作业人员手机与身份的对应关系，确定作业人员的身份信息，巡检和作业人员通过指纹和/或人脸经输入模块进行身份识别，当无线通信模块或输入模块的身份识别通过后，即可确认作业人员的带电作业资格。
如图4所示，本发明还提供一种基于物联网的电力作业事故隐患预警方法，包括以下步骤：步骤s1：第一分析模块分析是否产生越界预警，并将分析结果返回给云平台；步骤s2：第二分析模块分析是否产生安全隐患报警，并将分析结果返回给云平台；步骤s3：云平台根据第一分析模块的分析结果以及第二分析模块的分析结果进行电力作业安全态势感知。
如图2所示，第一分析模块运行时执行以下步骤：步骤s01：获取电子围栏范围信息和蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况；步骤s02：获取若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据；步骤s03：根据蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况和蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据对作业人员进行二次身份认证，当有人员第一次使用智能安全帽时，需进行身份识别认证，设置在智能安全帽上的生物感知传感器识别智能安全帽是否戴在头上，定位装置识别携带安全帽人员的位置，蓝牙iBeacon嗅探认证器获取LoRaWAN无线网内身份识别子系统和监控装置与云平台之间的传递数据，根据实时图像与认证信息对当前使用智能安全帽的人员进行二次身份认证；步骤s04：根据电子围栏范围信息和作业人员二次身份认证信息判断是否启动预警装置，当有人员进入电子围栏范围时，若该人员为作业人员，则不启动预警装置，若该人员为非作业人员，则启动预警装置。
如图3所示，第二分析模块运行时，执行以下步骤：步骤s11：获取施工的操作票数据和云平台采集的数据；步骤s12：根据获取的数据设定施工时间阈值A以及电力安全工具使用时间阈值B；步骤s13：获取实际施工时间A1和电力安全工具实际使用时间B1，若A1大于A，则进入步骤s15，若A1不大于A且B1不大于B，则进入步骤s16，若A1不大于A且B1大于B，则进入步骤s14；步骤s14：控制报警装置报警；
步骤s15：提示作业人员加快施工速度；步骤s16：提示施工完成。
如图5所示，为一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统及方法的实施例二，在本实施例中，增加了对未来安全态势的预测，包括以下步骤：步骤s111：获取第一分析模块以及第二分析模块分析的结果；步骤s112：根据第一分析模块以及第二分析模块运行的结果以及云平台收集的传感器数据预测未来安全态势。
如图6所示，步骤s12包括以下步骤：步骤s121：数据预处理，对于不规则的数据进行预处理，例如用户分布式处理、杂质过滤；步骤s122：事件提取，将要素信息采集后的事件修订、标准化，以及事件基本特征的扩展；步骤s123：态势评估，包括关联分析和态势分析，将态势分析的结果形成分析报告和网络综合态势图，为网络管理员的决策提供辅助信息；步骤s124：影响评估，将当前态势映射到未来，对参与者设想或预测行为的影响进行评估；步骤s125：资源管理、过程控制与优化，通过建立优化指标，对整个融合过程进行实时监控和评价，实现相关资源的最优分配。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (6)
1.一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，适用于物联网的电力作业系统，其特征在于，包括：
云平台，对物联网内的设备数据和传感器数据进行采集和存储；
身份识别子系统，用于识别和记录巡检和作业人员的身份信息，所述身份信息包括指纹信息和/或面部图像信息，与云平台连接；
越界预警子系统，用于对不具备带电作业资格人员进入作业区进行预警，与云平台连接；
安全预警子系统，用于对不规范使用安全工器具的作业人员进行预警，与云平台连接；
越界预警子系统包括第一分析模块、预警装置、电子围栏、蓝牙iBeacon智能安全帽、若干个人体探测雷达、监控装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器，所述蓝牙iBeacon智能安全帽包括微型生物感知传感器、安全帽和蓝牙iBeacon定位装置，所述微型生物感知传感器和蓝牙iBeacon定位装置均安装在安全帽上，所述若干个人体探测雷达、监控装置、预警装置和若干个蓝牙iBeacon嗅探认证器均安装在施工现场，所述蓝牙iBeacon嗅探认证器与人体探测雷达连接，所述电子围栏包括GPS定位装置，所述微型生物感知传感器、GPS定位装置、预警装置、蓝牙iBeacon定位装置、监控装置和若干个人体探测雷达均与第一分析模块连接，所述第一分析模块与云平台连接；
安全预警子系统包括第二分析模块、电力安全工器具、若干个定位追踪装置和报警装置，所述电力安全工器具包括绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏，若干个所述定位追踪装置分别安装在绝缘安全工器具、登高安全工器具、个人安全防护用具和安全围栏上，所述报警装置安装在施工现场，所述定位追踪装置和报警装置均与第二分析模块连接，所述第二分析模块与云平台连接；
包括以下步骤：
步骤s1：第一分析模块分析是否产生越界预警，并将分析结果返回给云平台；
步骤s2：第二分析模块分析是否产生安全隐患报警，并将分析结果返回给云平台；
步骤s3：云平台根据第一分析模块的分析结果以及第二分析模块的分析结果进行电力作业安全态势感知；
所述步骤s1中，第一分析模块运行时执行以下步骤：
步骤s01：获取电子围栏范围信息和蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况；
步骤s02：获取蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据；
步骤s03：根据蓝牙iBeacon智能安全帽使用情况和蓝牙iBeacon嗅探认证器的工作数据对作业人员进行二次身份认证，当有人员第一次使用智能安全帽时，需进行身份识别认证，设置在智能安全帽上的生物感知传感器识别智能安全帽是否戴在头上，蓝牙iBeacon定位装置识别携带安全帽人员的位置，蓝牙iBeacon嗅探认证器获取LoRaWAN无线网内身份识别子系统和监控装置与云平台之间的传递数据，根据实时图像与认证信息对当前使用智能安全帽的人员进行二次身份认证；
步骤s04：根据电子围栏范围信息和作业人员二次身份认证信息判断是否启动预警装置，当有人员进入电子围栏范围时，若该人员为作业人员，则不启动预警装置，若该人员为非作业人员，则启动预警装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，其特征在于，所述云平台包括数据可视化模块和存储器，所述存储器将采集的数据进行存储，所述数据可视化模块显示采集的数据以及身份识别子系统工作状态、越界预警子系统工作状态和安全预警子系统工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，其特征在于，所述存储器还存储有巡检和作业人员的身份信息，所述身份识别子系统包括无线通信模块、身份识别模块、图像输入模块和输出模块，所述无线通信模块、图像输入模块和输出模块均与身份识别模块连接，所述输出模块与云平台连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，其特征在于，所述步骤s2中，第二分析模块运行时，执行以下步骤：
步骤s11：获取施工的操作票数据和云平台收集的传感器数据；
步骤s12：根据获取的操作票数据和传感器数据设定施工时间阈值A以及电力安全工具使用时间阈值B；
步骤s13：获取实际施工时间A1和电力安全工具实际使用时间B1，若A1大于A，则进入步骤s15，若A1不大于A且B1不大于B，则进入步骤s16，若A1不大于A且B1大于B，则进入步骤s14；
步骤s14：控制报警装置报警；
步骤s15：提示作业人员加快施工速度；
步骤s16：提示施工完成。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，其特征在于，所述步骤s3中，云平台进行电力作业安全态势感知时，执行以下步骤：
步骤s111：获取第一分析模块以及第二分析模块分析的结果；
步骤s112：根据第一分析模块以及第二分析模块运行的结果以及云平台收集的数据预测未来安全态势。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的电力作业事故隐患预警系统，其特征在于，步骤s112包括以下步骤：
步骤s121：数据预处理，对于不规则的数据进行预处理；
步骤s122：事件提取，将要素信息采集后的事件修订、标准化，以及事件基本特征的扩展；
步骤s123：态势评估，包括关联分析和态势分析，将态势分析的结果形成分析报告和网络综合态势图；
步骤s124：影响评估，将当前态势映射到未来，对参与者设想或预测行为的影响进行评估；
步骤s125：资源管理、过程控制与优化，通过建立优化指标，对整个融合过程进行实时监控和评价，实现相关资源的最优分配。
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